Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki
R1I12egoJpjmu
Panorama miasta Fanhe w Chinach podczas smogu (po lewej) oraz przy dobrej jakości powietrza (po prawej)
Źródło: Tomskyhaha, CC BY-SA 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org.

Powietrze atmosferyczne jest odnawialnym składnikiem środowiska przyrodniczego, a procesy zachodzące w przyrodzie utrzymują jego stały skład.

W skład czystego powietrza wchodzi azot (78%), tlen (21%) i mieszanina innych gazów (głównie argon oraz śladowe ilości dwutlenku węgla, metanu, helu, neonu, kryptonu, ksenonu i ozonu). Zmiana struktury ilościowej wymienionych składników oraz pojawienie się innych substancji (np. dwutlenku siarki, tlenków azotu, węglowodorów) oznacza, że powietrze uległo zanieczyszczeniu.

Według definicji Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) zanieczyszczone powietrze to wszystkie substancje występujące w powietrzu w formie cząstek stałych, gazów i aerozoli, które mogą mieć niekorzystny wpływ na ludzi i ekosystem. Pochodzą one ze źródeł naturalnych mających związek z przebiegiem procesów przyrodniczych (np. wybuchy wulkanów, pożary lasów i stepów, burze pyłowe, rozkład materii organicznej i in.) oraz antropogenicznych, będących efektem działalności gospodarczej człowieka (np. spalanie paliw kopalnych, procesy technologiczne, transport i in.). Znaczna część zanieczyszczeń przedostających się do środowiska ze źródeł naturalnych jest neutralizowana, natomiast prawdziwe zagrożenie związane jest z zanieczyszczeniami antropogenicznymi, wśród których - obok substancji naturalnie istniejących w środowisku - mogą pojawiać się składniki sztuczne (np. pierwiastki wytworzone sztucznie poprzez reakcje jądrowe). Co więcej, zanieczyszczenia mogą być pierwotne lub wtórne. Pierwotnie są uwalniane bezpośrednio ze źródeł naturalnych lub sztucznych (np. dwutlenek węgla, dwutlenek siarki, tlenki azotu, metan i in.). Wtórne nie są emitowane bezpośrednio, ale powstają wskutek przemian zachodzących w atmosferze (np. ozon troposferyczny).

Do najważniejszych zanieczyszczeń powietrza emitowanych ze źródeł naturalnych i antropogenicznych należą:

  • Dwutlenek węgla (COIndeks dolny 2) będący produktem spalania paliw kopalnych. Jest to gaz cieplarniany przyczyniający się do globalnych zmian klimatu. Obecnie jego średnie stężenie w powietrzu atmosferycznym wynosi 410 mg/kg i jest około  półtorakrotnie większe niż w czasach przedindustrialnych, kiedy osiągało poziom 280 mg/kg.

  • Dwutlenek siarki (SOIndeks dolny 2) - uwalniany wskutek procesów wulkanicznych oraz działalności przemysłowej, także spalania paliw kopalnych. Gaz ten jest przyczyną występowania kwaśnych opadów.

  • Tlenki azotu (NOIndeks dolny x), zwłaszcza dwutlenek azotu (NOIndeks dolny 2) powstający w wyniku procesów spalania paliw płynnych w wysokiej temperaturze (np. w silnikach samochodowych), a także podczas wyładowań atmosferycznych.

  • Tlenek węgla (CO) - produkt spalania paliw. Głównym jego źródłem są spaliny samochodowe.

  • Lotne związki organiczne (LZO), metanowe i niemetanowe będące gazami cieplarnianymi. Przyczyniają się do powstania ozonu troposferycznego.

  • Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA), np. benzo(a)piren - powstają podczas niecałkowitego spalania wszystkich węglowodorów z wyjątkiem metanu, drewna iglastego, w trakcie produkcji asfaltu, pracy pieców koksowniczych, spalania paliw w silnikach samochodowych i in.

  • Pył zawieszony (PM) będący drobnymi cząstkami stałymi stanowiącymi mieszaninę substancji organicznych i nieorganicznych. Może on zawierać metale ciężkie, ich związki oraz węglowodory. Największe znaczenie w zanieczyszczeniu powietrza mają cząstki o średnicach mniejszych niż 10 µm (PM10) i 2,5 µm (PM 2,5) przedostające się do powietrza w wyniku wybuchów wulkanów, burz pyłowych, pożarów lasów i łąk oraz spalania paliw kopalnych. Zawierają metale ciężkie.

  • Ozon przyziemny, troposferyczny (OIndeks dolny 3) będący zanieczyszczeniem wtórnym powstającym z NOIndeks dolny x i LZO w wyniku reakcji fotochemicznych i chemicznych zachodzących w atmosferze.

Wymienione substancje są składnikami smogu. Smog to mieszanina różnych substancji – pyłów zawieszonych o różnej granulacji zawierających metale ciężkie, gazów (np. dwutlenku węgla, dwutlenku siarki i tlenków azotu), węglowodorów i wielu innych. W zależności od struktury zanieczyszczeń powietrza oraz uwarunkowań środowiskowych, powstają różne rodzaje smogu, w tym smog kwaśny – zwany też zimowym, siarkowym, londyńskim, redukującym lub mgłą przemysłową oraz smog fotochemiczny, nazywany też smogiem letnim, utleniającym albo typu Los Angeles.

Smog kwaśny powstaje w sytuacji, gdy w powietrzu atmosferycznym obecny jest dwutlenek siarki, tlenek węgla, dwutlenek węgla, dwutlenek azotu, pył zawieszony o średnicy mniejszej od 10mum oraz 2,5mum (PM2,5), sadza, węglowodory (np. benzo(a)piren) i in. Cząsteczki dwutlenku siarki mają tendencję do łączenia się z mgłą, co prowadzi do powstania aerozolu kwasu siarkowego w powietrzu. Wymienione substancje powstają z reguły w wyniku spalania paliw stałych – węgla, miału i mułu węglowego, drewna i in. Ich źródłem są przede wszystkim indywidualne paleniska domowe, piece, kotłownie i inne instalacje grzewcze wyposażone w kotły niskiej klasy.

Smog fotochemiczny tworzy się w suche, upalne dni przy temperaturze między +24°C a +35°C, słabym wietrze lub ciszy i niskiej wilgotności (wilgotność względna poniżej 70%), kiedy powietrze jest zanieczyszczone tlenkiem węgla, dwutlenkiem węgla, dwutlenkiem azotu i węglowodorami, których źródłem są przede wszystkim spaliny samochodowe. Pod wpływem ultrafioletowego promieniowania słonecznego następują przemiany fotochemiczne, prowadzące do powstania ozonu, formaldehydu, acetaldehydu, azotanu nadtlenku acetylu (PAN), nadtlenku wodoru, tlenku węgla i in. substancji.

Więcej informacji na temat smogu uzyskasz z e‑materiału Rodzaje smogu.

Zanieczyszczenie powietrza może być spowodowane nie tylko obecnością wymienionych powyżej substancji chemicznych, ale także niekorzystnymi warunkami aerosanitarnymiwarunki aerosanitarnewarunkami aerosanitarnymi. Wysokie poziomy stężeń zanieczyszczeń znacznie częściej występują podczas pogody wyżowej, z którą związana jest inwersja temperatury oraz bardzo mała prędkość wiatru lub wręcz cisza. Masa zanieczyszczonego powietrza może wtedy zalegać przy powierzchni ziemi przez wiele dni. Jeżeli wystąpi przy tym mgła, ryzyko katastrofalnego smogu znacząco wzrasta.

Narażone na występowanie smogu są również obszary położone w obniżeniach, kotlinach, dolinach. W takich warunkach niezwykle utrudnione jest bowiem przewietrzanie i rozpraszanie zanieczyszczeń.

Zanieczyszczenia powietrza są kojarzone głównie z obszarami miast i ośrodków przemysłowych. Jednak ich zasięg jest dużo większy. Wynika to z faktu, że zawarte w powietrzu substancje mogą być transportowane z masami powietrza na duże odległości.

Wpływ zanieczyszczeń powietrza na zdrowie

Smog występuje głównie w dużych miastach, które są skupiskami ludności, tym samym ma negatywny wpływ na duże grupy ludności. Wysoki poziom zanieczyszczenia powietrza jest szczególnie szkodliwy dla osób starszych i dzieci, jak również tych, którzy zmagają się z chorobami serca i płuc (szczególnie chorobami przewlekłymi, takimi jak astma).

Zanieczyszczone powietrze jest istotnym czynnikiem ryzyka wielu chorób, w tym m.in. infekcji dróg oddechowych, chorób serca,  przewlekłej obturacyjnej choroby płuc (POChP), udaru i raka płuc. Powoduje trudności w oddychaniu, kaszel, astmę i pogorszenie istniejących chorób układu oddechowego i serca. Najbardziej szkodliwym dla zdrowia człowieka składnikiem smogu jest PM2,5, który znajduje się w sadzy, dymie i kurzu. Ma on zdolność przenikania do najgłębszych partii płuc, gdzie jest akumulowany lub rozpuszczany w płynach biologicznych i następnie wraz z krwiobiegiem transportowany jest do całego ciała.

Światowa Organizacja Zdrowia szacuje, że zanieczyszczenia powietrza są przyczyną przedwczesnej śmierci około 7 milionów ludzi na całym świecie. Najwyższy odsetek zgonów wywołanych przez zanieczyszczenia powietrza notuje się w Indiach. W samej tylko Europie liczba zgonów spowodowanych tym czynnikiem sięga według różnych źródeł od 430 000 do 800 000, zaś oczekiwana długość życia ulega skróceniu o prawie dziewięć miesięcy. Współczynniki śmiertelności spowodowane zanieczyszczeniem powietrza są najwyższe w krajach o niskim i średnim dochodzie.

RkqJPyeYTgwd4
Odsetek zgonów spowodowanych zanieczyszczeniami powietrza
Źródło: dostępny w internecie: https://ourworldindata.org/air‑pollution.

Oprócz zagrożeń dla zdrowia, zanieczyszczenie powietrza może również wpływać na ogólne bezpieczeństwo. Na przykład smog tworzy gęstą mgłę, która przysłania punkty orientacyjne i ulice. Stwarza niebezpieczne warunki drogowe dla kierowców i zmusza ruchliwe lotniska międzynarodowe do odwoływania lub przekierowywania lotów.

Zanieczyszczenie powietrza atmosferycznego na świecie

R1B7XYqRSHkBW1
Współczynnik śmiertelności z powodu zanieczyszczenia powietrza na świecie w latach 1990–2017. Współczynnik śmiertelności podano jako liczbę zgonów spowodowanych zanieczyszczeniem na 100 000 mieszkańców.
Źródło: Englishsquare.pl sp. z o.o., CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/, licencja: CC BY-SA 3.0.

Zanieczyszczenie powietrza nie jest cechą stałą, zależy bowiem nie tylko od wielkości emisji zanieczyszczeń, ale także zmiennych w czasie warunków atmosferycznych. Żeby się o tym przekonać, wystarczy spojrzeć na aktualną mapę wskaźnika jakości powietrza w czasie rzeczywistym: waqi.info/pl. Okaże się wtedy, że jakość powietrza w miastach i regionach może ulegać diametralnym zmianom nawet w krótkim okresie.

Rs1B25wJPpCdH
Zrzut ekranu mapy przedstawiającej wskaźnik jakości powietrza w czasie rzeczywistym AQI (stan na dzień 24.09.2020)
Źródło: dostępny w internecie: https://waqi.info/pl.

Przedstawiony na mapie wskaźnik jakości powietrza w czasie rzeczywistym, zwany także Indeksem Jakości Powietrza (Air Quality Index - AQI), jest stosowany na całym świecie, a więc także w Polsce. Wyznacza się go na podstawie stężeń wybranych zanieczyszczeń powietrza (najczęściej pyłu zawieszonego PM10 i PM2,5, ozonu OIndeks dolny 3, dwutlenku azotu NOIndeks dolny 2, dwutlenku siarki SOIndeks dolny 2, benzenu CIndeks dolny 6HIndeks dolny 6 i tlenku węgla CO). Stężenia każdej z substancji zostały podzielone na 6 przedziałów odpowiadających warunkom bardzo dobrym, dobrym, umiarkowanym, dostatecznym, złym i bardzo złym.

RvU0QNvrGqMFB
Stosowana w Polsce klasyfikacja jakości powietrza służąca wyznaczeniu Indeksu Jakości Powietrza
Źródło: dostępny w internecie: https://powietrze.gios.gov.pl/pjp/content/health_informations.

O wartości indeksu decyduje stan zanieczyszczenia osiągającego najwyższe stężenie. Dla każdej z klas indeksu określono również możliwe skutki zdrowotne, jakie niesie dla ludzi przebywanie w takich warunkach, a także proste wskazówki pozwalające ograniczyć niekorzystne oddziaływanie zanieczyszczeń na organizm.

Według raportu „Jakość Powietrza na Świecie, 2019” opracowanego przez IQAir na podstawie danych WHO, do krajów o najbardziej zanieczyszczonym powietrzu (wg wartości Indeksu Jakości Powietrza) należą: Bangladesz, Pakistan, Mongolia, Afganistan, Indie, Indonezja, Bahrain, Nepal i Uzbekistan. Najlepszą jakością powietrza charakteryzują się: Australia, Kanada, Nowa Zelandia, Norwegia, Szwecja, Estonia, Finlandia, Islandia, Wyspy Dziewicze i Bahamy.

Zanieczyszczeniem, które stwarza największe zagrożenie dla życia i zdrowia człowieka jest pył zwieszony PM2,5 będący składnikiem smogu. Jego stężenie powszechnie traktuje się jako wskaźnik długookresowego zanieczyszczenia powietrza. WHO ustaliło normę średniego rocznego stężenia PM2,5 na 10 µg/mIndeks górny 3. Poziomy te są wielokrotnie przekroczone w krajach Afryki Środkowej i Północnej, Bliskiego Wschodu, Azji Południowej i Południowowschodniej. Miastami o najwyższym średnim rocznym stężeniu tego zanieczyszczenia są: Ghaziabad w Indiach, Hotan w Chinach, Gujranwala i Fajsalabad w Pakistanie (PM2,5 pow. 100 µg/mIndeks górny 3). Wysokimi stężeniami charakteryzują się także: Delhi, Daka, Ułan Bator, Kabul, Dżakarta, Katmandu, Hanoi, Pekin i Bagdad. Świeżym, czystym powietrzem mogą natomiast oddychać mieszkańcy Tallina, Reykjaviku, Helsinek, Sztokholmu, Oslo i Ottawy. Tam średnie roczne poziomy stężenia PM2,5 nie przekraczają ustalonych przez WHO poziomów.

RfqkfKq86rISa
Średnie roczne stężenie pyłu zawieszonego PM2,5 (w µg/m3)
Źródło: Englishsquare.pl sp. z o.o., CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/. Oprac. na podstawie: https://www.semanticscholar.org/paper/Air-Pollution-in-the-Asia%E2%80%90Pacific-Region.-A-Joint-North-Rice/354959f385d29dece9893e32725861af9a032fea/figure/1.

Zanieczyszczenie powietrza atmosferycznego w Polsce

Pomiary jakości powietrza są prowadzone w systemie Państwowego Monitoringu Środowiska. Obejmują one stężenia: SOIndeks dolny 2, NOIndeks dolny 2, PM10, PM2,5, CO, benzenu, OIndeks dolny 3 oraz metali ciężkich i benzo(a)pirenu. Wynika z nich, że największy problem z zanieczyszczeniem powietrza w Polsce występuje w przypadku wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (np. benzo(a)pirenu) oraz pyłu zawieszonego PM10, i PM 2,5. Więcej informacji na temat pomiarów jakości powietrza prowadzonych w systemie Państwowego Monitoringu Środowiska uzyskasz z e‑materiału Monitoring stanu środowiska w Polsce.

Polska niechlubnie przoduje w rankingach stężeń tych zanieczyszczeń opracowywanych dla Unii Europejskiej, a normy określone prawem unijnym i polskim są przekraczane kilka, a nawet kilkunastokrotnie w wielu miejscowościach, zwłaszcza małych i średnich miastach położonych głównie w południowej części kraju.

W świetle raportów Europejskiej Agencji Środowiska (EEA) i Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) z 2018 roku dotyczących jakości powietrza w Europie i na świecie 36 z 50 miast w Unii Europejskiej o największym stężeniu pyłu zawieszonego znajduje się w Polsce. Najbardziej zanieczyszczonymi polskimi miastami są: Opoczno, Żywiec, Rybnik i Pszczyna. W miastach tych nie ma rozbudowanego przemysłu, smog powodowany jest więc niską emisjąniska emisja zanieczyszczeńniską emisją i występuje głównie w sezonie grzewczym (wrzesień–kwiecień), czemu sprzyja dodatkowo położenie miast w obniżeniach.

RFDPOnip25XT91
50 najbardziej zanieczyszczonych pyłem PM2,5 miast w Unii Europejskiej w 2018 roku – kolorem ciemnoniebieskim zaznaczone zostały miasta w Polsce
Źródło: Englishsquare.pl sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/
Źródło danych: https://www.who.int/gho/phe/outdoor_air_pollution/en/
i https://unearthed.greenpeace.org/2018/05/02/air-pollution-cities-worst-global-data-world-health-organisation/.

Przekroczenia dopuszczalnych norm stężeń pyłu zawieszonego z reguły występują w okresie zimowym i związane są głównie z emisją pyłu pochodzącą z indywidualnego ogrzewania budynków, czyli z tzw. niskiej emisji - indywidualnych palenisk, pieców, kotłowni i innych instalacji grzewczych wyposażonych w kotły nieodpowiedniej klasy, w których wykorzystuje się niskiej jakości węgiel, muł i miał węglowy, a czasem nawet odpady. Szacuje się, że z tych źródeł pochodzi blisko połowa zanieczyszczeń pyłowych będących składnikiem smogu.

RhyrgqTZCpRFQ
Smog jako efekt niskiej emisji z indywidualnych kotłów i palenisk na osiedlu domów jednorodzinnych
Źródło: Victor Vizu, CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, dostępny w internecie: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=11516645.

Kolejną przyczyną przekroczeń dopuszczalnych norm stężeń pyłu zawieszonego są emisje z zakładów przemysłowych, ciepłowni, elektrowni oraz niekorzystne warunki meteorologiczne (w tym długotrwałe sytuacje inwersyjne oraz cisze wiatrowe). W przypadku niektórych polskich miast istotny wpływ na poziom zanieczyszczenia powietrza pyłem PM10 ma ich usytuowanie, np. w dolinach górskich lub dolinach rzek, co znacznie utrudnia rozpraszanie zanieczyszczeń. Mniejszy udział ma transport i rolnictwo.

Udział poszczególnych źródeł w emisji pyłu zawieszonego PM10 i benzo(a)pirenu

R1c1dTyKqp4C2
Miasta z największą liczbą dni z przekroczeniem dobowego poziomu dopuszczalnego (50 µg/m3) pyłu PM10 w roku 2018
Źródło: Englishsquare.pl sp. z o.o., CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/.
RaMBPOWSfvNSg
Miasta o najwyższym średniorocznym stężeniu (µg/m3) pyłu PM10 w roku 2018
(norma 40 µg/mIn3)
Źródło: Englishsquare.pl sp. z o.o., CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/.
R1AtwzkhhwgDk
Miasta o najwyższym średniorocznym stężeniu (µg/m3) pyłu PM2,5 w roku 2018
(norma 25 µg/m3)
Źródło: Englishsquare.pl sp. z o.o., CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/.
R1KmqK1KE2dfL
Miasta o najwyższym średniorocznym stężeniu (ng/m3) benzo(a)pirenu w roku 2018 (norma 1 ng/m3)
Źródło: Englishsquare.pl sp. z o.o., CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/.

W przypadku ozonu również notuje się przekroczenia norm, są one jednak mniej częste w porównaniu z innymi krajami Unii Europejskiej. Natomiast średnie roczne stężenia dwutlenku siarki w powietrzu utrzymują się poniżej norm na terenie całego kraju, zaś zanieczyszczenie powietrza dwutlenkiem azotu występuje głównie w większych miastach i przy dużych arteriach komunikacyjnych.

Zapobieganie zanieczyszczeniu powietrza

Podstawowym sposobem poprawy jakości powietrza jest zmniejszanie emisji zanieczyszczeń do atmosfery, głównie tzw. emisji niskiej, która ma największy wpływ na powstawanie smogu. Wymaga to podjęcia szeregu działań o charakterze prawnym, organizacyjnym, technicznym, planistycznym, które polegają na:

  • opracowaniu prawnie umocowanego systemu zarządzania ochroną powietrza umożliwiającego m.in. bieżącą kontrolę emisji gazów i pyłów, stanu zanieczyszczenia atmosfery, nakładanie kar z tytułu nadmiernego wprowadzania zanieczyszczeń do powietrza, obowiązek likwidacji pieców i kotłów niespełniających norm,

  • zapewnieniu środków pomocowych i stworzenie programów na dofinansowanie realizacji inwestycji związanych np. z wymianą źródeł ciepła na bardziej ekologiczne lub na termomodernizację budynków,

  • wprowadzeniu lokalnych uchwał antysmogowych określających np. rodzaj urządzeń grzewczych, które są dopuszczone do stosowania oraz paliw, których użycie jest zakazane (np. mułu węglowego, będącego w istocie zanieczyszczonym metalami ciężkimi odpadem kopalnianym, miału węglowego, węgla brunatnego czy drewna); inicjatywy takie podjęło wiele miast w Polsce i na świecie,

  • określeniu norm zanieczyszczenia powietrza i ich prawnym umocowaniu,

  • opracowaniu programów ochrony powietrza dla terenów zanieczyszczonych oraz długofalowej strategii ochrony powietrza zawierającej cele i kierunki działań, jakie powinny być podjęte na poziomie krajowym i międzynarodowym, aby obniżyć poziom zanieczyszczenia,

  • bieżącym informowaniu społeczeństwa o zagrożeniu, co pozwala zmniejszyć ekspozycję ludzi na zanieczyszczenia oraz uwrażliwia opinię społeczną na zagrożenie smogiem, a jednocześnie wymusza stosowanie przez władze bezpośrednich działań zapobiegających jego występowaniu,

  • podejmowaniu działań doraźnych w przypadku dużego zanieczyszczenia powietrza polegających m.in. na wprowadzeniu darmowej komunikacji miejskiej, intensywnych kontrolach palenisk, ograniczeniu ruchu samochodowego w centrum miast, kontroli zakładów przemysłowych itp.,

  • odpowiednim planowaniu zabudowy miast, uwzględniającym obecność korytarzy przewietrzających oraz zakładanie terenów zieleni w miastach.

Więcej informacji na temat przeciwdziałania zanieczyszczeniu powietrza uzyskasz z e‑materiału Jak walczyć ze smogiem.

Słownik

warunki aerosanitarne
warunki aerosanitarne

ang. aerosanitary; warunki opisujące jakość powietrza atmosferycznego, składają się na nie zanieczyszczenia dwutlenkiem siarki, pyłami, sadzami, tlenkiem węgla, tlenkami azotu, metalami ciężkimi, węglowodorami, ozonem, patogenami, zarodnikami i diasporami

niska emisja zanieczyszczeń
niska emisja zanieczyszczeń

emisja pyłów i szkodliwych gazów na wysokości do 40 m; źródłem emisji niskiej są głównie domowe piece grzewcze czy domowe kotłownie węglowe oraz transport drogowy